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Kohlekraftwerk

Definition: ein mit Kohle befeuertes Wärmekraftwerk

Allgemeiner Begriff: Kraftwerk

Spezifischere Begriffe: Steinkohlekraftwerk, Braunkohlekraftwerk

Englisch: coal power station

Kategorien: elektrische Energie, Kraftmaschinen und Kraftwerke

Autor:

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 21.06.2010; letzte Änderung: 17.09.2023

URL: https://www.energie-lexikon.info/kohlekraftwerk.html

Ein Kohlekraftwerk ist ein thermisches Kraftwerk (Wärmekraftwerk), welches mit Kohle befeuert wird. Es besteht im Wesentlichen aus den folgenden Komponenten:

  • Eine Kohlemühle zerkleinert die Kohle zu feinem Kohlestaub, der wesentlich besser verbrannt werden kann als feste Stücke. Davor ist v. a. bei Braunkohle eine Trocknung notwendig, die erhebliche Mengen von Wärme verbraucht.
  • In der Kohlefeuerung wird der Kohlestaub zusammen mit vorgewärmter Verbrennungsluft eingeblasen und verbrannt. Pro Stunde werden meist hunderte von Tonnen verbrannt.
  • Das heiße Rauchgas gibt Wärme an einen Dampferzeuger (einen im Kessel eingebauten Wärmeübertrager bestehend aus vielen Rohren) ab. Der Dampf erreicht bei modernen Anlagen eine Temperatur von z. B. 600 °C und einen Druck von knapp 300 bar.
  • Das abgekühlte Rauchgas durchläuft eine Rauchgasreinigungsanlage (siehe unten), bevor es als Abgas über einen hohen Schornstein großräumig verteilt wird.
  • Der erzeugte Hochdruckdampf treibt eine mehrstufige Dampfturbine an, diese wiederum einen Generator zur Stromerzeugung. Transformatoren erhöhen die elektrische Spannung auf hunderte von Kilovolt, wie für den Ferntransport mit Hochspannungsleitungen benötigt.
  • In einem Kondensator nach der Turbine wird der entspannte Dampf kondensiert. Hierzu wird meist eine Flusswasserkühlung und zusätzlich ein Kühlturm verwendet. Das Kondensat wird dann wieder als Speisewasser über mehrere Vorwärmer dem Dampferzeuger zugeführt. Eine starke Speisewasserpumpe bewegt das Wasser in diesem Kreislauf.

Diverse Anlagen wie Kohlemühle, Speisewasserpumpe und Abgasreinigung sind große Stromverbraucher; der dadurch entstehende Eigenbedarf liegt typischerweise in der Größenordnung von 10 % der Bruttostromerzeugung, ist also ein wesentlicher Faktor für den effektiven Wirkungsgrad des Kraftwerks.

Kohlekraftwerk Neurath
Abbildung 1: Das Braunkohlekraftwerk Neurath. Dort erzeugen inzwischen 7 Kraftwerksblöcke insgesamt 4,2 GW elektrischer Leistung. Pro Jahr werden über 30,7 Millionen Tonnen Kohle verbrannt, um netto gut 31 TWh elektrische Energie zu erzeugen. Es entstehen ca. 1000 g CO2 pro Kilowattstunde (mit Unterschiede zwischen den Blöcken unterschiedlichen Alters). Es handelt sich teilweise um modernste Anlagentechnik mit relativ hohem Wirkungsgrad. Bild: RWE AG.

Manche zukünftigen Kohlekraftwerke könnten zusätzlich Vorrichtungen zur Abtrennung und Verflüssigung von Kohlendioxid (CO2) erhalten, um die unterirdische Speicherung des sonst klimaschädlichen CO2 zu ermöglichen (siehe unten, CCS). In diesem Falle kann eine erhebliche Abänderung des Anlagenkonzepts notwendig sein, z. B. für eine Verbrennung mit reinem Sauerstoff (Oxyfuel-Prozess) anstatt mit Luft.

Leistung, Wirkungsgrad und Einsatzweise

Typische Kohle-Kraftwerksblöcke erreichen Leistungen zwischen 100 MW (Megawatt) und 1 GW (Gigawatt). Für höhere Leistungen (z. T. mehrere Gigawatt) werden mehrere Kraftwerksblöcke am gleichen Standort verwendet. Der elektrische Wirkungsgrad der modernsten und größten Steinkohlekraftwerke liegt etwas über 45 %, d. h. gut die Hälfte der mit der Kohlefeuerung erzeugten Wärme geht als Abwärme verloren. Durch Einsatz neuer Materialien in Dampfturbinen können voraussichtlich die Dampftemperaturen noch weiter gesteigert werden (auf z. B. 700 °C), was Wirkungsgrade von ca. 50 % ermöglichen würde. Braunkohlekraftwerke erreichen grundsätzlich niedrigere Werte. Es ist zudem zu beachten, dass insbesondere die Gewinnung von Braunkohle einen hohen Energieeinsatz erfordert, der durchaus rund 10 % der erzeugten elektrischen Energie zunichte machen kann, und bei den genannten Wirkungsgraden natürlich noch nicht berücksichtigt ist. Lediglich der kraftwerksinterne Eigenbedarf (z. B. für Kohlemühlen und Rauchgasreinigung) ist in diesen enthalten.

Weltweit sind noch viele Jahrzehnte alte Kohlekraftwerke in Betrieb, welche weitaus geringere Wirkungsgrade von oft deutlich unter 35 % aufweisen. In Deutschland erreicht der momentane Kraftwerksbestand etwas weniger als 40 %.

Eine Möglichkeit für effizientere Kraftwerke wäre die Realisierung von Gas-und-Dampf-Kombikraftwerken, die Gasturbinen und Dampfturbinen miteinander kombinieren. Zunächst ist Kohle als Brennstoff für Gasturbinen nicht geeignet, aber man könnte hier die Kohlevergasung einsetzen, oder auch das brennbare Kohlenmonoxid (CO) durch Kohleverbrennung unter Luftmangel als Generatorgas gewinnen. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz einer mit Erdgas befeuerten Gasturbine, deren Abgas noch für die Kohlefeuerung verwendet wird. Solche Vorschaltgasturbinen können nicht nur den Gesamt-Wirkungsgrad steigern, sondern auch zusätzliche Regelenergie erzeugen, weil sie in der Leistung schnell dem Bedarf anpassbar sind. Solche Konzepte sind noch in Entwicklung und wurden noch nicht sehr oft realisiert; sie könnten in Zukunft Wirkungsgrade von über 50 % auch beim Betrieb nur mit Kohle ermöglichen. Seit 2010 sind aber etliche dieser Entwicklungsprojekte gefährdet oder bereits eingestellt, da Unsicherheiten bezüglich der Klimaschutzpolitik die Wirtschaftlichkeit solcher Maßnahmen fraglich erscheinen lassen.

Manche Kraftwerke arbeiten mit Kraft-Wärme-Kopplung, d. h. mit einer zumindest teilweisen Nutzung der Abwärme z. B. für Heizzwecke (Fernwärme). Dann kann der Gesamtwirkungsgrad deutlich höher liegen, selbst wenn der elektrische Wirkungsgrad etwas niedriger ausfällt. Jedoch ist die Abwärmenutzung vor allem für große Kraftwerksblöcke schwierig, weil genügend Abnehmer für riesige Mengen von Niedertemperaturwärme in genügend kleiner Entfernung gefunden werden müssen.

Die Bauweise und Betriebsart von Kohlekraftwerken hängt mit der Art der eingesetzten Kohle zusammen:

  • Steinkohlekraftwerke erreichen etwas höhere Wirkungsgrade. Sie werden häufig für die Mittellast eingesetzt, also vorzugsweise im Winter, wenn der Strombedarf höher ist, aber auch für zusätzlichen Strombedarf während des Tages, d. h. mit starken Schwankungen der erzeugten Leistung innerhalb von 24 Stunden. Da Steinkohle gut transportierbar ist, kann sie z. B. mit Schiffen über große Entfernungen geliefert werden. (Importkohle ist praktisch immer Steinkohle.)
  • Braunkohlekraftwerke arbeiten mit der billigeren Braunkohle. Da diese weniger gut transportierbar ist, wird sie häufig nahe dem Tagebau verstromt (→ Mine-mouth-Kraftwerk). Braunkohlekraftwerke arbeiten dann meist ganzjährig für die Grundlasterzeugung. Ihr Wirkungsgrad ist typischerweise um einige Prozentpunkte geringer als bei Steinkohlekraftwerken. Dies hängt mit der geringeren Brennstoffqualität zusammen.

In begrenztem Maße lässt sich die in einem Kohlekraftwerk erzeugte elektrische Leistung dem Bedarf anpassen. Dies erfordert jedoch Zeiträume von Stunden und führt in der Regel zu einem reduzierten Wirkungsgrad, unter Umständen auch zu erhöhten Schadstoffemissionen. Insofern sind Kohlekraftwerke ähnlich wie Kernkraftwerke wenig geeignet, um z. B. mit Windenergie kombiniert zu werden.

Rauchgasreinigung

Bei großen Kohlekraftwerken durchläuft das vom Kessel kommende Rauchgas typischerweise mehrere Reinigungsstufen:

  • Zuerst kommt eine Entstickungsanlage (DENOX-Anlage) zum Abbau von Stickoxiden mit Hilfe eines Katalysators.
  • Dann erfolgt in einem Elektrofilter eine Entstaubung, also die Entfernung von Ruß- und Staubpartikeln.
  • Schließlich entfernt eine Entschwefelungsanlage (REA) hauptsächlich Schwefeldioxid (SO2). Als Nebenprodukt entsteht meist Gips (CaSO4), welcher den aus dem Rauchgas entfernten Schwefel chemisch bindet und meist im Bau verwendet werden kann.

Bei kleineren Feuerungen wird auch das Verfahren der Wirbelschichtfeuerung angewandt. Hier sind die Verbrennungstemperaturen deutlich niedriger (z. B. 800 °C), so dass viel weniger Stickoxide erzeugt werden und auf eine Entstickungsanlage oft verzichtet wird. Außerdem kann Schwefeldioxid durch Zugabe von Kalkstaub gebunden werden, so dass auch eine separate Entschwefelungsanlage entfallen kann und nur noch eine Entstaubung durch einen Elektrofilter notwendig ist.

Obwohl für moderne Rauchgasreinigungsanlagen ein erheblicher Aufwand betrieben wird, verbleiben noch erhebliche Umweltbelastungen durch diverse Schadstoffe (siehe unten).

Klimaschädlichkeit von Kohlekraftwerken; Pläne für CCS

Spezifische Emissionen

Kohlekraftwerke führen pro erzeugter Kilowattstunde zu den höchsten Kohlendioxid-Emissionen von allen gebräuchlichen Kraftwerkstypen. Typisch sind bei modernen Kohlekraftwerken Werte von deutlich über 1100 g/kWh mit Braunkohle und 950 g/kWh mit Steinkohle, zu vergleichen mit z. B. rund 400 g/kWh für moderne mit Erdgas befeuerte Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke. Ältere Kraftwerke sind ineffizienter und emittieren dementsprechend noch mehr CO2. Da Kohlendioxid (CO2) das wichtigste menschengemachte Treibhausgas ist, sind Kohlekraftwerke besonders klimaschädlich. In der EU verursachen sie rund ein Viertel der gesamten CO2-Emissionen. Weltweit wurden in 2013 41 % der elektrischen Energie in Kohlekraftwerken erzeugt.

CO2-Abscheidung

Zur Zeit werden Methoden der Abscheidung des CO2 aus dem Rauchgas entwickelt, die eine unterirdische Lagerung (Sequestrierung) dieses Gases (z. B. in ausgebeuteten Erdöllagerstätten) ermöglichen (CCS = carbon capture and sequestration = CO2-Abscheidung und -Speicherung). Wenn das CO2 weitgehend abgetrennt und permanent von der Atmosphäre ferngehalten werden könnte, wäre damit die Klimaproblematik von Kohlekraftwerken entschärft. Allerdings hat diese CCS-Technologie (die in verschiedenen Varianten entwickelt wird) massive Nachteile:

  • Der Wirkungsgrad des Kraftwerks fällt erheblich ab (z. B. von 45 % auf 30 bis 35 %), so dass weit mehr Kohle für die gleiche Menge elektrischer Energie benötigt wird. Allein schon dieser Umstand dürfte z. B. die großflächige Einführung von CCS in Ländern wie China mit chronischer Kohleknappheit verhindern.
  • Die Installationskosten sind recht hoch.
  • Es werden unterirdische Lager für CO2 mit enormen Aufnahmekapazitäten und hoher Sicherheit benötigt, die nicht überall zu finden sind. Ein Transport z. B. verflüssigten Kohlendioxids über große Distanzen würde die Methode weiter verteuern.

Aus diesen Gründen kann CCS realistischerweise für die nächsten Jahrzehnte nur recht kleine Beiträge zur Entschärfung des Klimaproblems versprechen. Bisher werden nur einzelne Prototypen solcher CCS-Kraftwerke gebaut; die meisten heute gebauten Kohlekraftwerke (auch in den Industrieländern) sind selbst für eine spätere Umrüstung auf CCS kaum geeignet. Deswegen kann der Hinweis auf CCS unmöglich als Rechtfertigung dafür dienen, heute neue Kohlekraftwerke zu bauen. Der Artikel über CCS diskutiert diesen Ansatz ausführlicher.

Kühlende Wirkung von Aerosolen

Kohlekraftwerke, die anders als in den fortgeschritteneren Industriestaaten ohne wirksame Abgasreinigung betrieben werden (was z. B. in China oder Indien oft der Fall ist), emittieren große Mengen von Schwefeldioxid (siehe weiter unten), aus dem sich Aerosole bilden. Diese Aerosole haben für das Erdklima eine kühlende Wirkung, die bisher einen erheblichen Teil der Auswirkungen des CO2 kompensieren. Allerdings wirken die Aerosole nur für einige Wochen, während der CO2-Effekt für mehrere Jahrhunderte bleibt. Wenn also zukünftig ein Großteil der weltweit betriebenen Kohlekraftwerke mit wirksamen Abgasreinigungsanlagen ausgerüstet wird (was aus Gründen des Gesundheitsschutzes und zur Vermeidung von Ernteausfällen unbedingt geboten ist), schreitet die Klimaerwärmung noch schneller voran als bisher.

Andere Umweltbelastungen

Alte Kohlekraftwerke ohne Rauchgasreinigung emittieren große Mengen von Schadstoffen, insbesondere Feinstaub, Schwefeldioxid (SO2) und Stickoxide (NOx). Dieses Problem wurde durch die Entwicklung effektiver Rauchgasreinigungsanlagen erheblich entschärft, insbesondere für SO2. Deswegen tragen Kohlekraftwerke zumindest in den Industrieländern heute erheblich weniger als früher zur Entstehung von saurem Regen und Smog und somit zur Schädigung von Wäldern und der menschlichen Gesundheit bei. Trotzdem sind die verbleibenden Umweltbelastungen keineswegs unerheblich – es ist davon auszugehen, dass z. B. auch die deutschen Kohlekraftwerke für massive Gesundheitsschäden und den Verlust vieler Lebensjahre verantwortlich sind.

Bedenklich sind auch Emissionen insbesondere von giftigen Schwermetallen wie Quecksilber (Hg), Cadmium, Blei und Arsen, sowie von radioaktiven Stoffen wie Uran, Thorium und Radium. Wegen der riesigen Mengen verbrannter Kohle (etliche Millionen Tonnen pro Jahr in einem größeren Kraftwerk) führen selbst geringe prozentuale Gehalte der Kohle mit solchen Stoffen zu erheblichen Umweltbelastungen. Beispielsweise gehören Kohlekraftwerke zu den größten Emittenten von Quecksilber und auch von radioaktiven Stoffen. In Deutschland verursachen die Kohlekraftwerke trotz moderner Filteranlagen gut 70 % aller Quecksilberemissionen (Stand 2009). In den USA sollen ab 2016 weitaus niedrigere Emissionsgrenzwerte von Quecksilber gelten; in Deutschland gibt es gegen solche Verschärfungen aber noch wirksame Widerstände.

Die Abtrennung von Quecksilber bei der Rauchgasreinigung kann in Zukunft noch erheblich weiter verbessert werden, z. B. durch Zugabe von Bromidsalzen zur Kohle. (Diese führen zu einer stärkeren Oxidation des Quecksilbers im Abgas und in Folge zu einer stärkeren Abscheidung bei der Abgaswäsche.) Ebenfalls können die Quecksilberemissionen durch Einblasen von Aktivkohle in das Abgas reduziert werden. Leider sind aber weltweit sehr viele Kraftwerke in Betrieb, die weit mehr Quecksilber emittieren, als heute technisch möglich wäre. Selbst mit modernen Filteranlagen emittiert ein typischer Kohlekraftwerksblock pro Jahr mehrere hundert Kilogramm Quecksilber über das Abgas und weitere Mengen über das Abwasser. Außerdem entstehen hochgiftige feste Rückstände von der Rauchgasreinigungsanlage, die z. B. teils eine höhere Konzentration von Uran aufweisen als manche Uranerze. Deswegen wurde Kohleasche teilweise schon für die Urangewinnung genutzt.

Bei der Rauchgaswäsche verbleibt ein erheblicher Teil dieser Schadstoffe in der Asche oder anderen Reststoffen, die dann entsprechend entsorgt werden müssen. (Gips aus der Entschwefelungsanlage kann meist noch als Baustoff genutzt werden, wenn er nicht zu stark belastet ist.) Aus Kohleasche wird auch teilweise noch nutzbares Uran gewonnen, da die Urankonzentration in der Asche sogar höher als in typischen Uranerzen sein kann.

Ein weiteres Problem ist die Erwärmung von Flüssen. Insbesondere wo kein Kühlturm den größten Teil der Wärme in die Luft abgibt, werden meist große Wärmemengen in einen Fluss abgegeben. Im Sommer kann die Erwärmung z. B. für Fische kritisch werden, da sie den Sauerstoffgehalt des Wassers reduziert. Gelegentlich müssen solche Kraftwerke deswegen im Sommer außer Betrieb genommen werden.

Langfristige Umweltbelastungen erzeugt auch der Kohlebergbau, beispielsweise durch große Eingriffe in den Grundwasserhaushalt. Diese verursachen auch erhebliche Ewigkeitskosten.

Mitverbrennung

Es ist bei manchen Kohlekraftwerken möglich, der verbrannten Kohle noch andere Brennstoffe wie z. B. Holz, andere Biomasse (auch organische Abfälle) zuzufügen; man nennt dies Mitverbrennung (Co-firing). Auf diese Weise kann der Kohleverbrauch ein Stück weit reduziert werden, und der entsprechende Teil der erzeugten elektrischen Energie kann CO2-neutral sein.

Der Zusatzbrennstoff muss keine sehr hohe Qualität und keinen hohen Heizwert aufweisen, solange sein Anteil nicht sehr hoch sein soll. Allerdings sind diverse Aspekte zu betrachten, z. B. mögliche Auswirkungen auf die Rauchgaswäsche.

Neue Kraftwerke mit Kohlevergasung

Größere Gaskraftwerke werden heutzutage häufig als sogenannte Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke ausgeführt, die einen besonders hohen Wirkungsgrad erreichen können. Dieses Prinzip lässt sich nicht direkt mit Kohle nutzen, da Kohle sich nicht als Brennstoff für eine Gasturbine eignet. Jedoch kann Kohle zunächst vergast werden, um eine Gasturbine zu betreiben. Dies geschieht in sogenannten IGCC-Kraftwerken mit dem Integrated Gasification Combined Cycle. Ebenfalls kann Kohle unter Sauerstoffmangel verbrannt werden, so dass Kohlenmonoxid (CO) entsteht, welches dann in einer Gasturbine verbrannt wird. Mit diesen Methoden kann ein höherer Gesamtwirkungsgrad (unter Umständen über 55 %) erreicht werden als mit konventionellen Kohlekraftwerken, und gleichzeitig wird die CO2-Abscheidung und -Speicherung erleichtert. Jedoch wurden solche Arten von Kohlekraftwerken bisher nur in Form einzelner Prototypen realisiert, da die hohen Baukosten die Wirtschaftlichkeit gefährden; die meisten heute gebauten Kohlekraftwerke basieren auf konventionellen Ansätzen.

Bewertung neuer Kraftwerksbauten

Für den Bau neuer Kohlekraftwerke wird meist vorgebracht, dass modernste Kraftwerke gegenüber alten nicht nur über eine stark verbesserte Rauchgasreinigung verfügen, sondern auch einen wesentlich höheren Wirkungsgrad erreichen. Dies hat tatsächlich zur Folge, dass die Schadstoffmengen und auch die Menge des klimaschädlichen Kohlendioxids deutlich vermindert werden. Eine Netto-Reduktion von Emissionen setzt freilich voraus, dass alte Kraftwerke ähnlicher Leistung abgeschaltet werden und nicht etwa neue Kraftwerke zusätzlich emittieren.

Selbst wenn tatsächlich alte Kraftwerke durch bessere neue ersetzt werden, wird damit die intensive Kohlenutzung (und zwar praktisch immer ohne CO2-Abscheidung) für lange Zeit fortgeschrieben. Die CO2-Emissionen und die Ewigkeitskosten des Kohleabbaus bleiben auch mit modernster Technik weit über denen z. B. von Gaskraftwerken. Vor allem deswegen und wegen der Gesundheitsgefahren ist der Neubau von Kohlekraftwerken vielerorts sehr umstritten. Häufig werden auf politischer Ebene auch Klimaschutzmaßnahmen wie CO2-Steuern torpediert, um den Neubau von Kohlekraftwerken nicht zu verunmöglichen.

Ein Vorteil von Kohle gegenüber Erdgas ist freilich, dass die Brennstoffkosten niedriger sind und die weltweiten Kohlereserven noch recht groß sind, während Erdgas in den nächsten Jahrzehnten womöglich knapp und teuer wird. Wegen der drohenden Einführung von CO2-Steuern in vielen Ländern wird aber die Wirtschaftlichkeit von Kohlekraftwerken gefährdet. Hierzu trägt in Deutschland auch der zunehmender Ertrag von Photovoltaikanlagen bei, die die früher oft von Steinkohlekraftwerken gedeckte Mittagsspitze im Verbrauch an schönen Tagen regelmäßig weitgehend abdecken. Diese Entwicklungen verhindern zunehmend Kraftwerksneubauten. Umgekehrt mobilisieren jedoch die befürchteten wirtschaftlichen Effekte von CO2-Steuern weltweit viele Lobbyisten im Kampf gegen Maßnahmen zum Klimaschutz.

Einflüsse auf die Kohlestromproduktion in Deutschland

In Deutschland produzieren Braunkohlekraftwerke und Steinkohlekraftwerke jeweils mehr elektrische Energie als jeder andere Kraftwerkstyp. In 2013 waren es ca. 149 TWh aus Braunkohle und 114 TWh aus Steinkohle, gefolgt von der Kernenergie mit 92 TWh. In 2021 waren es immer noch 110 TWh aus Braunkohle und 55 TWh aus Steinkohle.

Bei der installierten Leistung dagegen liegt die Photovoltaik inzwischen an erster Stelle, dicht gefolgt von der Windenergie. Solche Kraftwerke erzeugen trotzdem pro Jahr weniger Strom, da sie wesentlich weniger Volllaststunden als Kohlekraftwerke aufweisen.

Der Einsatz von Kohle im Kraftwerksbereich unterliegt Schwankungen, die unterschiedliche Ursachen haben können. Beispielsweise führen Veränderungen der Brennstoffkosten sowie die Preisentwicklung im Emissionshandel immer wieder zu Verschiebungen beispielsweise zwischen Kohle und Erdgas. Der Krieg Russlands gegen die Ukraine in 2022 dürfte ebenfalls den Einsatz von Kohle gegenüber Erdgas begünstigen, obwohl beide Energieträger bisher zu wesentlichen Teilen aus Russland importiert wurden. Der deutsche Atomausstieg verstärkt ebenfalls tendenziell die Kohlestromproduktion.

Kohlestrom trägt auch erheblich zum Exportüberschuss Deutschlands im Strombereich bei. Beispielsweise werden im Winter große Mengen von Kohlestrom nach Frankreich exportiert, weil die dortigen Elektroheizungen einen riesigen Bedarf schaffen, der trotz des großen Bestands an Kernkraftwerken nicht mit französischen Kraftwerken allein gedeckt werden kann, zumal diese relativ häufig ausfallen.

Literatur

[1]Blog-Artikel: Die Minamata-Quecksilber-Konvention: das Ende der Leuchtstofflampen, aber nicht der Kohlekraftwerke

Siehe auch: Kohle, Kraftwerk, Wärmekraftwerk, fossile Energieträger, Klimagefahren, CO2-Abscheidung und -Speicherung, Klimaschutz, Verbrennung, Mitverbrennung

Alles verstanden?

Frage: Welche der folgenden Komponenten enthält ein typisches modernes Kohlekraftwerk?

(a) Kohlevergaser

(b) Dampferzeuger

(c) Dampfturbine

(d) Kühlturm

(e) Entstickungsanlage

(f) Anlage für CO2-Abtrennung

(g) elektrischer Generator

Frage: Warum stehen Steinkohlekraftwerke häufiger als Braunkohlekraftwerke in der Nähe großer Häfen?

(a) weil sie mehr Kühlwasser benötigen, also näher am Wasser liegen sollten

(b) bei Steinkohle häufig mit Schiffen aus der Ferne angeliefert wird

Frage: Welche schädlichen Stoffe emittieren Kohlekraftwerke in nennenswerten Mengen?

(a) Schwermetalle

(b) Kohlendioxid

(c) Stickoxide

(d) Asbest

(e) radioaktive Substanzen

Frage: Wie viel CO2-Emissionen entstehen ungefähr, wenn ein Haushalt in einem Jahr 4000 kWh Strom verbraucht, die vollständig in Kohlekraftwerken produziert werden?

(a) 400 kg

(b) 1 Tonne

(c) 4 Tonnen

Siehe auch unser Energie-Quiz!

Fragen und Kommentare von Lesern

13.08.2020

Wie viel Kondenswasser erzeugen unsere Kraftwerke in Deutschland, und wie viel macht dies von der Gesamtregenmenge aus? Könnte dies einen Einfluss auf unsere aktuelle Dürre haben?

Antwort vom Autor:

Die abgegebenen Mengen von Wasserdampf sind lokal erheblich, vor allem als Beitrag zur Wolkenbildung. Die Niederschläge dürften sie jedoch kaum beeinflussen, da der Beitrag zu den insgesamt im Land verdunsten den Mengen marginal ist. Ich kann mir auch nicht vorstellen, dass dadurch gar Dürren ausgelöst werden.

20.02.2021

Ist das Abwasser von Kohlekraftwerken schädlicher als bei Druckwasserreaktoren?

Antwort vom Autor:

Davon würde ich definitiv ausgehen, auch wenn der Vergleich so unterschiedlicher Schadstoffe problematisch ist.

12.05.2021

Gibt es Kohlekraftwerke bei denen in den Kühltürmen Abgas mit dem Dampf gemischt werden? Soweit mir bekannt ist, ist das nicht der Fall. Ich kann's nicht verstehen, dass in den Medien, wenn die Rede von Umweltverschmutzung und CO2-Belastung ist, immer Batterien von Kühltürmen gezeigt werden, aus denen nur Wasserdampf entweicht! Das ist doch Volksverdummung: Lieschen Müller und Klein Fritzchen sagen dann: Seht mal, was die in die Luft blasen!

Antwort vom Autor:

Einerseits haben Sie recht, dass genau das, was hier sichtbar ist (der Wasserdampf), am wenigsten das Problem darstellt. Andererseits zeigt der Dampf immerhin, welche enorme Energiemengen hier nutzlos in die Umwelt geblasen werden. Vor allem aber ist es ja nicht so, dass Sie damit gezeigt hätten, dass die Kohlekraftwerke in Wirklichkeit gar kein Problem wären. Das CO2 und die giftigen Schadstoffe sind nicht weniger schädlich dadurch, dass man sie nicht sehen kann.

18.09.2021

Wie standortabhängig ist ein Kohlekraftwerk?

Antwort vom Autor:

Es gibt diverse wichtige Standortfaktoren, etwa betreffend die Anlieferung großer Mengen von Kohle (z. B. Steinkohle per Schiff), die Verfügbarkeit von Kühlwasser sowie die Möglichkeit des Anschlusses an das Hochspannungsnetz.

03.01.2022

Wie entstanden Kohlekraftwerke und warum wurden sie gebaut? Hatten die Menschen damals nicht auch Zweifel am Kohlekraftwerk?

Antwort vom Autor:

Ich bin kein Historiker, aber sicherlich erschienen die Vor- und Nachteile damals in völlig anderem Licht als heute. Beispielsweise konnte man Wälder schonen, indem man Kohle statt Holz verbrannte. Dass man die Wälder mit den Abgasen schädigt und zudem das Klima ruinieren kann, war damals nicht klar. Wohl auch nicht die Gesundheitsprobleme durch all die Gifte im Abgas.

26.02.2022

Ist es möglich, Steinkohlekraftwerke so zu modifizieren, dass diese auch mit Braunkohle betrieben werden können? Ich frage aus aktuellem politischen Anlass (Ukraine).

Antwort vom Autor:

Dies dürfte schwierig sein. Ein Braunkohlekraftwerk verfügt über spezielle Anlagen zur Aufbereitung der Braunkohle, die man beim Steinkohlekraftwerk eigens zubauen müsste. Ein anderes Problem ist der Transport der Braunkohle; meist wird diese nahe am Ort der Gewinnung direkt vor Strom, und entsprechende Einrichtungen für Bahn- oder Schifftransport sind nicht vorgesehen.

23.09.2022

Woher bekommen solche Kraftwerke den nötigen Sauerstoff, das im Bild gezeigte bräuchte ja ca. 2 t Sauerstoff pro Sekunde. Ist da ein wesentlicher Sauerstoffschwund in der Umgebung bemerkbar? Und wie hoch ist der CO2-Gehalt der Luft über dem Kraftwerk?

Antwort vom Autor:

Die Verbrennungsluft wird irgendwo am Gebäude angesogen und das Abgas in größerer Höhe abgegeben. Deswegen merkt man unten nichts von einer Abnahme des Sauerstoffs oder Zunahme des CO2.

Zu letzten Frage: Es kommt natürlich darauf an, wo genau man misst - direkt über dem Schlot, in welcher Entfernung etc.

22.05.2023

Bezugnehmend auf die Angaben der Abbildung 1 scheinen die Angaben des entstehenden Kohlenstoffdioxids aus dem gegeben Kohleverbrauch nicht den stöchiometrischen Gesetzen zu folgen. Ihre Aussage, dass nur 1000 g CO2 pro kWh entstünden, widerspricht dem Rechenergebnis um einen Faktor von 3,75.

Antwort vom Autor:

Sie haben vermutlich angenommen, dass 1 kg Kohle 1 kg Kohlenstoff enthält. In Wirklichkeit ist es bei Braunkohle viel weniger. Da ist beispielsweise auch viel Wasser enthalten.

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